CN115289097B - 一种位移和速度可控的气动推杆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种位移和速度可控的气动推杆，涉及到气动推杆技术领域，包括推杆机构以及设于推杆机构外侧用于限制推杆机构伸展长度的绳索伺服机构，绳索伺服机构包括双头电机、芯轴、绞盘、绳索、传感器和低摩擦组件，双头电机和低摩擦组件设于推杆机构伸展方向的两端，双头电机的两个电机轴的端部各设有芯轴，芯轴上均套设有绞盘，绳索设于推杆机构的两侧，绳索的一端分别缠绕在对应的绞盘上，两绳索的另一端穿过低摩擦组件并相互连接，绳索上均设有一传感器。通过绳索机构对推杆机构的气路进行限位，能在推杆机构的行程内进行速度和位移伺服控制，既能使得推杆机构具备位移和速度伺服控制功能，又能够克服多节电动推杆的缺点。

Description

一种位移和速度可控的气动推杆

技术领域

本发明涉及到气动推杆技术领域，尤其涉及到一种位移和速度可控的气动推杆。

背景技术

气动伸缩推杆因其结构简单、重量轻，制造工艺性、造价低廉，故得以广泛应用于工业自动化领域和民生产品控制方面。但是，现有的气动伸缩推杆，无论是伸出过程、还是收缩过程，运动都是止于行程终点，在最短和最长之间的行程中，速度和位移都无法进行伺服控制；虽然针对性地开发了溢流气门，现有的气动推杆在运动终点与缸套或环境之间仍然会发生刚性撞击、造成结构损伤和撞击噪声。电动伺服推杆虽然能够进行速度和位移伺服控制，但其结构复杂、造价高昂，自重较大，对于超长行程的应用，造价高、悬臂长，应用受限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种位移和速度可控的气动推杆，用于解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种位移和速度可控的气动推杆，包括推杆机构以及设于所述推杆机构外侧用于限制所述推杆机构伸展长度的绳索伺服机构，所述绳索伺服机构包括双头电机、芯轴、绞盘、绳索、传感器和低摩擦组件，所述双头电机和所述低摩擦组件设于所述推杆机构伸展方向的两端，所述双头电机的两个电机轴的端部各设有一所述芯轴，每一所述芯轴上均套设有一所述绞盘，两所述绳索设于所述推杆机构的两侧，且每一所述绳索的一端分别缠绕在对应的一所述绞盘上，两所述绳索的另一端穿过所述低摩擦组件并相互连接，每一所述绳索上均设有一所述传感器。

作为优选，所述绳索伺服机构还包括固定支座，所述双头电机的两侧设有两所述固定支座，每一所述芯轴的一端分别与所述固定支座可转动地连接。

作为进一步的优选，还包括轴承，每一所述芯轴的一端分别通过一所述轴承与所述固定支座连接。

作为进一步的优选，还包括电磁离合器，每一所述芯轴上还均设有一所述电磁离合器，且所述电磁离合器位于所述固定支座与所述绞盘之间。

作为进一步的优选，每一所述电磁离合器均包括：

励磁线圈，所述励磁线圈可转动地套设在所述芯轴的外侧；

定盘，所述励磁线圈的一端设有所述定盘，且所述定盘与所述固定支座连接；

动盘，所述励磁线圈的另一端设有所述动盘，且所述动盘与所述绞盘连接。

作为进一步的优选，还包括平键，所述动盘通过所述平键与所述芯轴连接。

作为优选，所述低摩擦组件包括安装座以及设于所述安装座上的滑轮模组，每一所述绳索的另一端分别穿过对应的滑轮模组，且两所述绳索的另一端相连接。

作为优选，所述推杆机构包括底部基板、顶部基板和缸体组件，所述底部基板与所述顶部基板之间通过所述缸体组件连接，其中，所述底部基板与所述双头电机的侧壁连接，所述顶部基板与所述低摩擦组件连接。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：

本发明中通过绳索机构对推杆机构的气路进行限位，其能在推杆机构的行程内进行速度和位移伺服控制，既能使得推杆机构具备位移和速度伺服控制功能，又能够克服多节电动推杆的缺点，具有明显的经济价值。

附图说明

图1是本发明中位移和速度可控的气动推杆的结构示意图；

图2是本发明中的绳索伺服机构的部分结构示意图；

图3是本发明中的低摩擦组件的结构示意图；

图4是本发明中的双头电机与电磁离合器连接的剖视图；

图5是本发明中的推杆机构的结构示意图。

图中：1、推杆机构；101、底部基板；102、顶部基板；103、缸体组件；104、第一缸体；105、第二缸体；106、第三缸体；107、第四缸体；108、旋铆螺母；109、活塞环；110、导向止推环；2、绳索伺服机构；201、双头电机；202、芯轴；203、绞盘；204、绳索；205、传感器；206、低摩擦组件；207、固定支座；208、轴承；209、电磁离合器；210、励磁线圈；211、定盘；212、动盘；213、平键；214、安装座；215、滑轮模组。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1是本发明中位移和速度可控的气动推杆的结构示意图；图2是本发明中的绳索伺服机构的部分结构示意图；图3是本发明中的低摩擦组件的结构示意图；图4是本发明中的双头电机与电磁离合器连接的剖视图；图5是本发明中的推杆机构的结构示意图，请参见图1至图5所示，示出了一种较佳的实施例，示出的一种位移和速度可控的气动推杆，包括推杆机构1以及设于推杆机构1外侧用于限制推杆机构1伸展长度的绳索伺服机构2，绳索伺服机构2包括双头电机201、芯轴202、绞盘203、绳索204、传感器205和低摩擦组件206，双头电机201和低摩擦组件206设于推杆机构1伸展方向的两端，双头电机201的两个电机轴的端部各设有一芯轴202，每一芯轴202上均套设有一绞盘203，两绳索204设于推杆机构1的两侧，且每一绳索204的一端分别缠绕在对应的一绞盘203上，两绳索204的另一端穿过低摩擦组件206并相互连接，每一绳索204上均设有一传感器205。本实施例中，参见图1所示，绳索伺服机构2设置在推杆机构1外侧，且双头电机201以及低摩擦组件206与推杆机构1的两端连接，两根绳索204对称设置在推杆机构1的两侧，且两根绳索204的另一端相互连接，双头电机201可以驱动芯轴202带动绞盘203旋转，通过绞盘203的旋转实现对绳索204的收卷或放卷，其中传感器205为位移和速度传感器205，用于检测绳索204的速度与长度。本实施例中，还包括输入推杆机构1目标位移和速度的控制系统，通过控制系统和绳索伺服机构2实现位置和速度控制。设置的低摩擦组件206用于两根绳索204的换向，使得两根绳索204组成一根绳索204，以保证两根绳索204受力一致。

进一步，作为一种较佳的实施方式，绳索伺服机构2还包括固定支座207，双头电机201的两侧设有两固定支座207，每一芯轴202的一端分别与固定支座207可转动地连接。本实施例中的固定支座207用于固定芯轴202，芯轴202的一端与电机轴之间通过平键和连轴器进行联结，电机轴的转动可驱动芯轴202转动。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括轴承208，每一芯轴202的一端分别通过一轴承208与固定支座207连接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括电磁离合器209，每一芯轴202上还均设有一电磁离合器209，且电磁离合器209位于固定支座207与绞盘203之间。本实施例中，绞盘203可随芯轴202转动，设置的电磁离合器209用于制动绞盘203。

进一步，作为一种较佳的实施方式，每一电磁离合器209均包括：

励磁线圈210，励磁线圈210可转动地套设在芯轴202的外侧；

定盘211，励磁线圈210的一端设有定盘211，且定盘211与固定支座207连接；

动盘212，励磁线圈210的另一端设有动盘212，且动盘212与绞盘203连接。本实施例中，电磁离合器209始终与双头电机201协调工作。在双头电机201停转的时候，励磁线圈210电磁施加电流使得电磁离合器209闭合，实现绞盘203的制动，保持绳索204的张力；在双头电机201转动的时候，励磁线圈210电磁不加电流使得离合器断开，此时的绞盘203可正常转动，保证电机正常运转。

进一步，作为一种较佳的实施方式，还包括平键213，动盘212通过平键213与芯轴202连接。

进一步，作为一种较佳的实施方式，低摩擦组件206包括安装座214以及设于安装座214上的滑轮模组215，每一绳索204的另一端分别穿过对应的滑轮模组215，且两绳索204的另一端相连接。本实施例中的绳索204与滑轮模组215相配合，实现绳索204的转向，两根绳索204连接成一根，以保证两者之间受力一致。其中，滑轮模组215包括滑轮，滑轮与安装座214之间可通过滑轮座连接。绳索204、滑轮模组215与安装座214之间的配合可参见图3所示。

进一步，作为一种较佳的实施方式，推杆机构1包括底部基板101、顶部基板102和缸体组件103，底部基板101与顶部基板102之间通过缸体组件103连接，其中，底部基板101与双头电机201的侧壁连接，顶部基板102与低摩擦组件206连接。本实施例中，参见图5所示，缸体组件103包括第一缸体104、第二缸体105、第三缸体106和第四缸体107，其中，第一缸体104的一端通过旋铆螺母108与底部基板101连接固定，第二缸体105的一端可伸缩的设于第一缸体104内，第三缸体106的一端可伸缩的设于第二缸体105内，第四缸体107的一端可伸缩的设于第三缸体106内。其中，第二缸体105的一端、第三缸体106的一端以及第四缸体107的一端均设有活塞环109，第一缸体104的另一端、第二缸体105的另一端以及第三缸体106的另一端均设有导向止推环110，第四缸体107的另一端通过旋铆螺母108与顶部基板102连接。

本实施例中，底部基板101和顶部基板102上都安装有若干旋铆螺母108，外部的气泵气体通过旋铆螺母108中孔进出到气缸组件内。

推杆机构1在伸出时，控制系统根据目标位移和速度，控制双头电机201的转速和角位移，同时进气门开启、排气门关闭，气泵向缸体组件103排气，驱动伸出至目标位置；收缩时，进气门关闭、排气门打开，缸体组件103向外排气，同时控制系统根据目标位移和速度，控制双头电机201的转速和角位移，驱动收缩至目标位置。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，包括推杆机构以及设于所述推杆机构外侧用于限制所述推杆机构伸展长度的绳索伺服机构，所述绳索伺服机构包括双头电机、芯轴、绞盘、绳索、传感器和低摩擦组件，所述双头电机和所述低摩擦组件设于所述推杆机构伸展方向的两端，所述双头电机的两个电机轴的端部各设有一所述芯轴，每一所述芯轴上均套设有一所述绞盘，两所述绳索设于所述推杆机构的两侧，且每一所述绳索的一端分别缠绕在对应的一所述绞盘上，两所述绳索的另一端穿过所述低摩擦组件并相互连接，每一所述绳索上均设有一所述传感器。

2.如权利要求1所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，所述绳索伺服机构还包括固定支座，所述双头电机的两侧设有两所述固定支座，每一所述芯轴的一端分别与所述固定支座可转动地连接。

3.如权利要求2所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，还包括轴承，每一所述芯轴的一端分别通过一所述轴承与所述固定支座连接。

4.如权利要求2所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，还包括电磁离合器，每一所述芯轴上还均设有一所述电磁离合器，且所述电磁离合器位于所述固定支座与所述绞盘之间。

5.如权利要求4所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，每一所述电磁离合器均包括：

励磁线圈，所述励磁线圈可转动地套设在所述芯轴的外侧；

定盘，所述励磁线圈的一端设有所述定盘，且所述定盘与所述固定支座连接；

动盘，所述励磁线圈的另一端设有所述动盘，且所述动盘与所述绞盘连接。

6.如权利要求5所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，还包括平键，所述动盘通过所述平键与所述芯轴连接。

7.如权利要求1所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，所述低摩擦组件包括安装座以及设于所述安装座上的滑轮模组，每一所述绳索的另一端分别穿过对应的滑轮模组，且两所述绳索的另一端相连接。

8.如权利要求1所述的位移和速度可控的气动推杆，其特征在于，所述推杆机构包括底部基板、顶部基板和缸体组件，所述底部基板与所述顶部基板之间通过所述缸体组件连接，其中，所述底部基板与所述双头电机的侧壁连接，所述顶部基板与所述低摩擦组件连接。